Почему ядерные бомбы создают грибные облака

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-16 10:17

Все начинается с взрыва, который создает облако Pyrocumulus. Этот шар горящих горячих газов ускоряется наружу во всех направлениях. Поскольку горящий шар ускоренных газов более горячий и, следовательно, менее плотный, чем окружающий воздух, он будет очень быстро расти в случае ядерных взрывов. Это в конечном итоге образует грибную кепку.

По мере того, как мяч поднимается, он будет оставлять позади воздух, который нагревается, создавая дымоходный эффект, который рисует любой дым и газы на внешнем краю конвекции дымохода в действии! Визуально это образует протектор (стебель) гриба.

Понимание того, что шапочка для грибов скручивается и вокруг петель, в первую очередь является следствием различий в температуре в центре колпачка и снаружи. Центр более горячий и, следовательно, будет расти быстрее, оставляя более медленные внешние края в увязке с потрясающими атрибутами конвекции.

Как только это облако достигнет определенной точки в нашей атмосфере, где плотность газового облака будет такой же, как плотность окружающего воздуха, она будет распространяться, создавая хорошую крышку.

Это подводит меня к более коротким, но более вызывающим ответам.

Весь этот процесс - это то, что описывает неустойчивость Рэлея-Тейлора. Эта неустойчивость хорошо известна в физике и, в общем, описывает слияние двух разных веществ (в основном жидкостей и газов), которые имеют разную плотность и подвергаются ускорению. В случае атомной бомбы ускорение и более горячие газы, создающие разную плотность материала, вызваны взрывом.

Из этого вы, возможно, догадались, что вам не обязательно нужна атомная бомба для создания грибного облака. Все, что вам нужно, - это достаточно энергичная энергия, которая быстро (в данном случае взрыв) создает карман с разной плотностью материала (в данном случае нагретых газов).

В нашем мире есть множество других примеров, которые создают и описываются тем же самым феноменом, который дает нам такое образование. Например, магнитные поля планет, струйный поток ветров, которые помогают управлять климатом нашей планеты, звук щелканья креветок, даже наше понимание некоторых разных форм слияния, можно объяснить неудачей Рэлея-Тейлора.

Теперь вы могли бы также заметить, что ядерные взрывы, помимо создания этого пугающего грибкового образования, также иногда приводят к появлению облачного кольца вокруг шапки гриба. Здесь происходит то, что область низкого давления создается через отрицательную фазу ударной волны (фаза, которая следует за волной сжатых газов в передней части ударной волны). Это приводит к падению температуры, которое наряду с низким давлением может потенциально снизить точку росы, достаточную для образования временного облака. Этот облачный гало вокруг взрыва известен как «облако Вильсона», названное в честь шотландского физика Чарльза Уилсона, который изобрел облачную камеру Вильсона, где можно наблюдать подобные вещи.

Бонусный факт:

То, что обычно упоминалось как неустойчивость Рэлея-Тейлора, впервые было выявлено лордом Рэлеем в 1880 году. Он пытался описать движение жидкостей, когда один из более высоких удельных весов поддерживался тем, который был легче. В частности, пытаясь лучше понять, как образовались перистые облака. В 1950 году сэр Джеффри Ингрэм Тейлор обнаружил, что «межфазная неустойчивость» Рэлея происходит и для других различных ускорений вещества. Явление и все уравнения, описывающие его, стали известны как Рэлея-Тейлорс.